Способ работы капельного холодильника-излучателя

Изобретение относится к способам отвода тепла от космических аппаратов и применяется для работы капельного холодильника-излучателя. В способе работы капельного холодильника-излучателя, включающем нагрев теплоносителя капельного холодильника-излучателя в энергетической системе космического аппарата, преобразование жидкого теплоносителя в поток капель, их охлаждение излучением в космическое пространство, сбор капель теплоносителя, подачу собранного теплоносителя в энергетическую систему, на поток капель воздействуют потоком ультрафиолетового излучения, вызывающего внешний фотоэффект на поверхности капель теплоносителя. Техническим результатом изобретения является снижение потерь массы потока капель теплоносителя за счет уменьшения отклонения траекторий капель теплоносителя от прямолинейных, повышение эффективности работы капельного холодильника-излучателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способам отвода тепла от космических аппаратов (КА) и применяется для работы капельного холодильника излучателя (КХИ). КХИ работает по следующему циклу: теплоноситель нагревается внутри КА, потом теплоноситель перекачивается в зону генерации капельного потока, где создаются капельные потоки, летящие свободно через космическое пространство. В пространстве за счет излучения капли теплоносителя охлаждаются, затем капельные потоки попадают в зону сбора, где перекачиваются во внутреннею систему КА. При движении капель КХИ в космическом пространстве за счет различных факторов на них происходит накопление статического заряда, как правило, отрицательного. Накопление заряда за счет электростатических сил расталкивания одноименных зарядов приводит к отклонению траекторий капель от прямолинейных и затрудняет их попадание в зону сбора капель.

Существует ограниченное количество публикаций и патентов, затрагивающих проблему отклонения капель КХИ от прямолинейной траектории за счет накопленного заряда на каплях. Известно несколько способов уменьшения отклонения траекторий капель КХИ от прямолинейной траектории под действием электростатических сил, возникающих из-за накопления заряда на каплях КХИ. Некоторые из способов уменьшения отклонения капель изложены в патенте РФ №2532629, опубликованном 10.11.2014, который является наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения. В прототипе раскрыто 4 способа, каждый из которых предлагает решение проблемы по уменьшению силы электростатического расталкивания и, как следствие, уменьшения отклонения траекторий капель КХИ от прямолинейных.

Первый способ согласно прототипу, включает в себя нагрев теплоносителя капельного холодильника-излучателя в энергетической системе космического аппарата, преобразование жидкого теплоносителя в поток капель, их охлаждение излучением в космическое пространство, сбор капель теплоносителя, подачу собранного теплоносителя в энергетическую систему. На поток капель в космическом пространстве воздействуют внешним электрическим полем, при этом параметры электрического поля изменяют по траектории полета космического аппарата. Недостатком такого способа является сложная дополнительная конструкция электродов, которая позволит создать внешнее электрическое поле.

Второй способ включает в себя нагрев теплоносителя капельного холодильника-излучателя в энергетической системе космического аппарата, преобразование жидкого теплоносителя в поток капель, их охлаждение излучением в космическом пространстве, сбор капель теплоносителя, подачу собранного теплоносителя в энергетическую систему. На поток капель в космическом пространстве воздействуют потоком заряженных частиц, при этом параметры электрического поля изменяют по траектории полета космического аппарата. Недостатком такого способа является необходимость создать дополнительную конструкцию источника положительно заряженных частиц и необходимость создавать дополнительный расход массы, так как излучаемые положительно заряженные частицы будет потеряны для корабля.

Третий способ включает в себя нагрев теплоносителя капельного холодильника-излучателя в энергетической системе космического аппарата, преобразование жидкого теплоносителя в поток капель, их охлаждение излучением в космическом пространстве, сбор капель теплоносителя, подачу собранного теплоносителя в энергетическую систему. В поток капель вблизи их сбора впрыскивают газ с низкой электрической прочностью через интервалы времени, соответствующие времени накопления заряда на капле, при этом частоту впрыскивания газа изменяют по траектории полета космического аппарата. Недостатком такого способа является расход массы (потери вспрыскиваемого газа) и необходимость создания устройства для впрыскивания газа и создание устройства для впрыскивания газа.

Четвертый способ включает в себя нагрев теплоносителя капельного холодильника-излучателя в энергетической системе космического аппарата, преобразование жидкого теплоносителя в поток капель, их охлаждение излучением в космическом пространстве, сбор капель теплоносителя, подачу собранного теплоносителя в энергетическую систему. В жидком теплоносителе растворяют газ с низкой электрической прочностью. Недостатком данного способа является безвозвратная потеря массы растворенного в теплоносителе газа, так как он должен испаряться в космическом пространстве, и необходимость создания дополнительного устройства по насыщению газом теплоносителя.

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности работы КХИ.

Техническим результатом является снижение потерь массы потока капель теплоносителя за счет уменьшения отклонения траекторий капель теплоносителя от прямолинейных.

Заявленный технический результат обеспечивается тем, что в способе работы капельного холодильника-излучателя, включающем нагрев теплоносителя капельного холодильника-излучателя в энергетической системе космического аппарата, преобразование жидкого теплоносителя в поток капель, их охлаждение излучением в космическое пространство, сбор капель теплоносителя, подачу собранного теплоносителя в энергетическую систему, на поток капель воздействуют потоком ультрафиолетового излучения, вызывающего внешний фотоэффект на поверхности капель теплоносителя.

Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием ультрафиолетового излучения.

В качестве источника ультрафиолетового излучения может быть использована эксимерная лампа.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема экспериментальной установки.

На фиг. 2 изображен график зависимости смещения капельного потока в зависимости от интенсивности потока заряжающих электронов, через который летят капли при воздействии ультрафиолетового излучения и без воздействия излучения.

На фиг. 1 представлена схема экспериментальной установки, с помощью которой можно осуществить предлагаемый способ. Установка состоит из камеры 1, внутри которой находится генератор капельных потоков 2, разгонные пластины 4, источник электронов 5, расположенный в верхней части разгонных пластин 4, и источника ультрафиолетового (фотоионизационного) излучения 6, представляющего из себя эксимерную лампу, заполненную аргоном.

В качестве практической реализации заявленного способа проведен эксперимент с применением экспериментальной установки (фиг. 1).

Камеру 1 вакуумируют до 10-5 Па. С помощью генератора капельных потоков 2 создают капельный поток 3, для создания которого используют жидкий теплоноситель - вакуумное масло ВМ-5. Капельный поток 3, состоящий из капель размером 0,3-0,4 мм, пролетая между разгонными пластинами 4, располагающимися друг от друга на расстоянии 6 см и с подведенной к ним разностью потенциалов 4-10 KB, заряжается отрицательным зарядом электронов, испускаемых источником электронов

5 (источник электронов 5 создает поток заряженных электронов, разгоняющихся между разгонными пластинами 4. Интенсивность потока заряженных электронов возрастает в ходе эксперимента возрастает. Источник электронов 5 установлен в верхней части одной из разгонных пластин 4, к которой подсоединен отрицательный полюс. Под действием электрического поля, создаваемого разгонными пластинами 4, заряженные капли капельного потока 3 отклоняются от вертикальной траектории полета, по величине отклонения вычисляется заряд, накопленный на каплях капельного потока 3. Для уменьшения величины отклонения заряженных капель от вертикальной траектории в камеру 1 встроен источник фотоионизационного излучения 6, представляющий из себя эксимерную лампу с торцевым выходом, испускающую фотоны с разной интенсивностью (максимальная интенсивность эксимерной лампы, используемой в эксперименте составляет 10 мВт). Такие лампы называют барьерными лампами с торцевым выходом. Лампу заполняют аргоном. Эксимерная лампа с торцевым выходом 6 создает излучение с наибольшей интенсивностью излучения в диапазоне длин волн 115-140 нм. Энергии такого излучения достаточно для возникновения внешнего фотоэффекта на масле ВМ-5. Периодичность включения и выключения эксимерной лампы 6 зависит от интенсивности работы источника электронов 5: чем выше интенсивность потока электронов, испускаемого источником электронов 5, тем чаще происходит включение и выключение эксимерной лампы 6. При каждом включении и выключении эксимерной лампы 6 фиксируется отклонение капельного потока 3 от вертикальной траектории. Включение эксимерной лампы 6 вызывает внешний фотоэффект на остатках воздуха в зазоре между разгонными пластинами 4 и усиливает интенсивность потока заряжающих электронов.

Результаты проведенного эксперимента представлены на фиг. 2. На графике приведены зависимости отклонений капельных потоков от вертикали от интенсивности потока заряжающих электронов. Из графика видно, что воздействие фотоионизационного излучения уменьшает отклонение капельного потока под действием разгонных пластин по сравнению с отклонением капельного потока без воздействия ультрафиолета, что вызвано уменьшением отрицательного заряда на каплях капельного потока.

1. Способ работы капельного холодильника-излучателя космического аппарата, включающий нагрев теплоносителя капельного холодильника-излучателя в энергетической системе космического аппарата, преобразование жидкого теплоносителя в поток капель, их охлаждение излучением в космическое пространство, сбор капель теплоносителя и подачу собранного теплоносителя в энергетическую систему, отличающийся тем, что на поток капель воздействуют потоком ультрафиолетового излучения, вызывающего внешний фотоэффект на поверхности капель теплоносителя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника ультрафиолетового излучения используют эксимерную лампу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вспомогательных средств радиоэлектронного оборудования и, дополнительно, может быть использовано в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии.

Данное изобретение относится к станции для мытья рук. Она содержит приёмную ёмкость, имеющую сток, причём приёмная ёмкость содержит теплообменник, имеющий внешнюю поверхность для теплового контакта с текучей средой, находящейся при первой температуре, и внутреннюю поверхность для теплового контакта с текучей средой, находящейся при второй температуре, при этом внешняя поверхность теплообменника образует по меньшей мере часть внешней поверхности приёмной ёмкости, при этом приёмная ёмкость содержит средство для передачи потока текучей среды рядом с внутренней поверхностью теплообменника, причем средство для передачи текучей среды предназначено для передачи потока текучей среды внутри по направлению к вершине выпуклой секции теплообменника.

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к устройствам для рекуперации тепловой энергии в сушильных установках, и может быть использовано, главным образом, в бытовых электросушителях для овощей, ягод, фруктов и прочей продукции с обеспечением резкого сокращения расхода электроэнергии.

Теплообменник (10) теплообменного устройства, применяемого для водоохладителей с воздушным охлаждением или промышленных расположенных на крыше машин, способ изготовления теплообменника (10), теплообменный модуль, теплообменное устройство и блок источника тепла.

Предлагаются теплообменное устройство и блок источника тепла, предназначенные для применения в блоке охладителя. Теплообменное устройство содержит по меньшей мере один модуль (100) теплообменника.

Изобретение относится к энергетике. Подогреватель жидких или газообразных сред содержит дымовую трубу и корпус, в котором расположены теплообменник, выполненный в виде U-образных трубок с входом и выходом нагреваемого продукта, и теплогенератор, снабженный выходным фланцем и включающий горелочное устройство, жаровую трубу и пучок дымогарных труб, общий линзовый компенсатор дымогарных труб и второй съемный теплообменник, расположенный в корпусе симметрично с первым теплообменником относительно теплогенератора.

Изобретение относится к устройству для извлечения тепловой энергии из отходящих газов. Предлагаемое устройство установлено в контакте с отходящими газами (2) внутри вмещающей камеры (22) или внутри одной или большего числа труб, относящихся к установке, на которой осуществляются упомянутые производственные или вспомогательные процессы.

Изобретение относится к способу производства углеводородов посредством термического разложения углеводородсодержащего загружаемого материала в печи для крекинга.

Рекуперативный теплообменник, в котором один из теплоносителей, прежде чем попасть в теплообменник, проходит через смеситель, в котором смешивается с этим же теплоносителем, но уже прошедшим через теплообменник, нагнетаемым компрессором.

Изобретение относится к теплообменной технике и может использоваться в микроканальных теплообменниках. Микроканальный теплообменник состоит из жесткого корпуса, содержащего теплообменную матрицу, образованную из спаянных между собой тонких гладких теплопроводных пластин одинаковой конструкции, патрубков для подвода и отвода горячего и холодного теплоносителей, теплообменная матрица крепится к расположенным на входе и выходе теплоносителей пластинам с отверстиями, обеспечивающими подачу каждого из теплоносителей к коллекторным каналам горячего и холодного теплоносителей, расположенным противоположно друг другу, далее подачу теплоносителя к основным каналам горячего и холодного теплоносителей, при этом соседние пластины теплообменной матрицы по-разному ориентированы, что обеспечивает возможность подвода и отвода потока теплоносителя с разных сторон, при этом гладкие теплопроводные пластины спаяны между собой с помощью тонкой проволоки, образуя микроканалы.

Система обеспечения теплового режима приборного отсека летательного аппарата (ЛА) содержит теплоизолированный корпус и двухконтурную систему охлаждения с разомкнутым внешним испарительным контуром, внутренним контуром в виде контурных тепловых труб, установленных на теплонапряженных приборах и снабженных регулятором отводимого теплового потока и испарителем и сопряженными с посадочными местами соответствующих теплонапряженных приборов, при этом конденсаторы размещены в теплообменнике внешнего испарительного контура.

Изобретение относится к автоматической системе обеспечения теплового режима космического аппарата (КА). В блоке управления нагревателями (БУН) аппаратуры КА отдельные функциональные устройства сгруппированы в унифицированные функционально законченные модули - микропроцессорный модуль управления (ММУ), модуль коммутации нагревателей (МКН) и модуль контроля температуры (МКТ), причем ММУ содержит информационное интерфейсное устройство, соединенное с разъемом для подключения к внешней бортовой ЭВМ, объединенные через внутримодульную магистраль микропроцессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство и устройство приема дискретных данных, и введенное устройство ввода-вывода (УВВ), МКН содержит последовательно соединенные выходные формирователи и силовые ключи (СК), выходы которых соединены с разъемом для подключения к внешним электронагревателям, и введенное УВВ, МКТ содержит последовательно включенные измерительное устройство, входы которого соединены с разъемом для подключения к термодатчикам, аналоговый коммутатор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), и введенное УВВ, причем порты обмена информацией УВВ всех модулей соединены между собой через межмодульную магистраль.

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике и может быть использовано для обеспечения теплового режима бортовой аппаратуры сверх- и гиперзвуковых летательных аппаратов (ЛА).

Изобретение относится к устройствам регулирования температуры термостатирующего воздуха, подаваемого на космическую головную часть (КГЧ). Устройство регулирования температуры термостатирующего воздуха содержит два дополнительных датчика температуры, один из которых установлен на входе нагревателя, а второй - непосредственно на нагревателе.

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА). Способ контроля качества СТР КА включает слив требуемой дозы теплоносителя в процессе заправки СТР теплоносителем и в дальнейшем периодический контроль наличия требуемой массы теплоносителя в жидкостном контуре.

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА). Способ изготовления СТР КА включает проверки суммарных негерметичностей жидкостного тракта и двухфазного контура (ДФК) перед заправкой их соответствующими теплоносителями.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для обеспечения требуемых тепловых режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры, в частности электронных плат.

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике. Способ обеспечения теплового режима приборного отсека летательного аппарата заключается в охлаждении аппаратуры (2) двухконтурной системой охлаждения.

Изобретение относится к космической технике, а именно к способу диагностики и прогнозирования срока нормального функционирования КА. В способе для КА, содержащего емкость с рабочим газом, определяют эффективную площадь выходного сечения внезапно образовавшейся течи в результате внезапного механического ударного воздействия на гермоконтейнер метеорной или техногенной частицы; момент времени образования вышеназванной течи; момент времени, когда давление газа в гермоконтейнере уменьшится до минимального допустимого значения, обеспечивающего работоспособность КА.

Изобретение относится к устройствам отвода низкопотенциального тепла от систем космических аппаратов. Капельный холодильник-излучатель содержит теплоноситель с системой его хранения и подачи, генератор капель, перекачивающие насосы, трубопроводы, нагреватели элементов и коллектор капель, выполненный в виде каплеприемника.

Изобретение относится к способам отвода тепла от космических аппаратов и применяется для работы капельного холодильника-излучателя. В способе работы капельного холодильника-излучателя, включающем нагрев теплоносителя капельного холодильника-излучателя в энергетической системе космического аппарата, преобразование жидкого теплоносителя в поток капель, их охлаждение излучением в космическое пространство, сбор капель теплоносителя, подачу собранного теплоносителя в энергетическую систему, на поток капель воздействуют потоком ультрафиолетового излучения, вызывающего внешний фотоэффект на поверхности капель теплоносителя. Техническим результатом изобретения является снижение потерь массы потока капель теплоносителя за счет уменьшения отклонения траекторий капель теплоносителя от прямолинейных, повышение эффективности работы капельного холодильника-излучателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх